γ辐射辅助螺旋藻还原氧化石墨烯的绿色合成及其通过IRE1α-TRAF2通路缓解辐射性肾损伤的抗炎作用

本研究针对γ辐射导致的肾损伤问题，创新性地采用γ射线辅助螺旋藻(Spirulina)绿色还原氧化石墨烯(GO)，成功制备螺旋藻还原氧化石墨烯(SRGO)纳米复合材料。通过XRD、FTIR、HRTEM等技术证实其结构特征，并发现SRGO能显著抑制IRE1α-TRAF2信号通路，降低IL-6、IL-8等炎症因子，改善氧化应激指标(GSH、MDA)和肾功能指标(尿素、肌酐)，为辐射防护提供了新型生物相容性材料解决方案。

　　

在当今纳米生物医学领域，如何安全高效地制备功能性纳米材料并解决辐射导致的器官损伤，一直是科学家们面临的重大挑战。γ射线作为常见的电离辐射源，在医疗、工业等领域应用广泛，但不可避免地会对人体组织造成损伤，尤其是肾脏这类对氧化应激敏感的器官。传统化学还原法制备石墨烯材料往往使用有毒试剂，而辐射防护药物又存在生物利用度低等问题。正是在这样的背景下，埃及原子能管理局（Egyptian Atomic Energy Authority）的研究团队独辟蹊径，将γ辐射的还原能力与螺旋藻的天然抗氧化特性相结合，开发出兼具材料合成与治疗功能的创新解决方案。

这项发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》的研究，主要运用了改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，通过γ射线辐照（剂量7kGy）结合不同比例螺旋藻(25-200wt%)进行同步还原与复合。采用X射线衍射(XRD)分析晶体结构，傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测官能团变化，高分辨透射电镜(HRTEM)观察形貌特征，X射线光电子能谱(XPS)测定元素状态。动物实验选用γ辐射诱导肾损伤模型，通过ELISA检测炎症因子，Western blot分析蛋白表达，同时测定氧化应激指标和肾功能参数。

【背景】部分揭示了关键科学问题：辐射通过水解产生自由基破坏细胞大分子，而内质网应激(ERS)激活的IRE1α-TRAF2通路是肾损伤的核心机制。传统化学还原法存在环境污染风险，而螺旋藻富含的藻蓝蛋白、多糖等成分具有多重生物活性。

【方法】部分显示研究团队创新性地将辐射技术与绿色化学结合：γ射线穿透性强，能同时激发GO还原和螺旋藻活性成分释放；通过调节螺旋藻添加比例(25/50/100/200wt%)优化复合材料性能，其中SRGO-100表现出最佳特性。

【结果】部分的重要发现包括：XRD显示GO特征峰(9.6°)消失，SRGO在24.5°出现宽峰，证实还原成功；FTIR证明含氧基团减少，HRTEM显示片层褶皱增加；XPS显示SRGO-100的sp²碳比例显著提高。动物实验表明SRGO能降低IL-6、IL-8水平达40-50%，抑制IRE1α-TRAF2-NF-κB通路激活，使MDA(丙二醛)下降35%，GSH(谷胱甘肽)提升60%，血清肌酐和尿素氮改善25-30%。组织病理学验证了分子水平的结果。

【结论】部分强调该研究的三大突破：首次实现γ辐射辅助螺旋藻一步法绿色合成SRGO；阐明其通过调控IRE1α-TRAF2通路减轻辐射肾损伤的新机制；证实复合材料兼具辐射防护、抗氧化和抗炎三重功效。特别值得注意的是，相比传统化学还原法，该方法避免使用有毒还原剂，且螺旋藻成分增强了材料的生物相容性。

这项研究由M.M. Atta、Marwa A. Mohamed等学者合作完成，不仅为石墨烯的绿色制备提供了新思路，更开创了"治疗-预防一体化"纳米材料的先河。其意义不仅限于辐射防护领域，对纳米毒理学研究和功能性生物材料开发都具有重要启示。未来或可进一步探索SRGO在其他器官辐射防护中的应用，以及其与常规放疗的协同增效作用。